CN103188841A - 基于buck电路的恒流驱动电路及led灯具 - Google Patents

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Abstract

一种基于BUCK电路的恒流驱动电路及LED灯具，包括BUCK电路，该BUCK电路具有调节用输入端及驱动用输出端，该驱动用输出端与MOS管的栅极相连，该MOS管的源极通过续流电感可连接LED负载的负极、通过续流二极管可连接该LED负载的正极以及外部直流供给电源的正极；与该BUCK电路相连的调节模块，其包括比较器和精准电流取样电阻，该精准电流取样电阻串联在该LED负载的负极与续流电感之间，该LED负载的负极与该比较器的一个输入端相连，该比较器的另一个输入端连接一设定电平，该比较器的输出端与该BUCK电路的调节用输入端相连。本发明可以大大提高恒流的精度和一致性，从而提高LED灯具的性能和寿命。

Description

基于BUCK电路的恒流驱动电路及LED灯具
技术领域
本发明涉及LED的驱动电路，尤其涉及用以驱动LED的恒流驱动电路。
背景技术
LED作为新型光源，具有节能、环保、高效等特点，其作为照明光源被广泛使用。由于诸如SN3910之类的非隔离BUCK开关电源的效率较高，成本也比较低，所以基于BUCK电路的恒流驱动电路在LED照明得到了相当的应用。参见图2所示的SN3910典型应用电路，其工作原理大致包括：当开关管Q1导通时，输入电流Iin通过负载LEDS、电感L1、开关管Q1的栅极-源极经电流检测电阻RCS到输入电源负极。LEDS发光的同时，电感L1中的电流会逐渐上升到峰值，直到开关管Q1断开，电感L1储存能量；当开关管Q1断开时，由于“电容两端的电压不能突变，流过电感的电流不能突变。”的原理，流过电感L1的电流通过续流二级管D1、负载LEDS形成回路，电感中的电流从峰值下降到一个大于零的值，开关管Q1导通。现有的这种恒流驱动电路存在以下的问题：根据图2所示的应用电路来设计，批量生产时，其一致性相当差，输出电流误差范围可高达到40%之多，尽管电流检测电阻RCS选用的是1%精度的。在LED灯具中采用这种恒流驱动电路，会出现亮度不统一的现象，某些电流偏大的LED还会光衰严重，缩短寿命。可见，实有必要对现有的基于BUCK电路的恒流驱动电路进行改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，提出一种基于BUCK电路的恒流驱动电路及LED灯具，可以大大提高恒流的精度和一致性，从而提高LED灯具的性能和寿命。
经过测试，本发明人发现：现有基于BUCK电路的恒流驱动电路一致性差的原因存在于以下方面：1、工形电感L1的电感量误差有20%；2、由于工形电感L1的磁路通过外部空间，当与LED灯具中的铝材的距离改变时，其电感量也会跟着改变；3、BUCK芯片本身的CS管脚的阈值电压精度不高；4、BUCK芯片内部的时间设置电路精度偏差；5、外围元器件的精度。
通过增设一简单的调节模块，可以大大提高恒流的精度和一致性。
本发明针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种基于BUCK电路的恒流驱动电路，包括一BUCK电路，该BUCK电路具有用以线性调光和调节电流检测门槛的一调节用输入端及用以驱动输出控制用开关管的一驱动用输出端，该调节用输入端与一电压检测电路相连，该驱动用输出端与一MOS管的栅极相连，该MOS管的源极通过一续流电感可连接一LED负载的负极、通过一续流二极管可连接该LED负载的正极以及一外部直流供给电源的正极，还包括与该BUCK电路相连的一调节模块，该调节模块包括一比较器和一精准电流取样电阻，该精准电流取样电阻串联在该LED负载的负极与续流电感之间，该LED负载的负极与该比较器的一个输入端相连，该比较器的另一个输入端连接一设定电平，该比较器的输出端与该BUCK电路的调节用输入端相连。
该调节模块还包括一第一隔离二极管，其正极与该比较器的输出端相连、负极与该BUCK电路的调节用输入端相连。
该调节模块还包括一滤波电容，其一端与该比较器的输出端相连、另一端与该比较器的另一个输入端相连。
该调节模块还包括一过压检测电路，其包括串联在该LED负载的正极和该外部直流供给电源的地之间的一电阻分压取样电路和与该电阻分压取样电路的输出端相连的一第二隔离二极管，该第二隔离二极管的正极与该电阻分压取样电路的输出端相连、负极与该BUCK电路的调节用输入端相连。
该BUCK电路还具有一参考电压输出端，该电压检测电路包括依次串联在该参考电压输出端与该外部直流供给电源的地之间的三个电阻，其中，第一个电阻串接在该参考电压输出端与调节用输入端之间，第二个电阻串接在该调节用输入端与该比较器的另一个输入端之间，该第三个电阻串接在该比较器的另一个输入端与该外部直流供给电源的地之间。
该精准电流取样电阻的精度不低于1%。
该BUCK电路还具有一电流检测输入端，其与该MOS管的漏极相连并通过一粗略电流取样电阻与该外部直流供给电源的地相连。
该比较器是采用运算放大器实现的。
该BUCK电路是SN3910系列的通用高亮LED驱动器。
本发明针对上述技术问题而提出的技术方案还包括，提出一种LED灯具，包括至少一LED，还包括将该至少一LED作为负载驱动的、如上述的基于BUCK电路的恒流驱动电路。
与现有技术相比，本发明的基于BUCK电路的恒流驱动电路及LED灯具，通过增设结构简单、成本很低的一调节模块，可以大大提高恒流的精度和一致性，从而提高LED灯具的性能和寿命。
附图说明
图1为本发明的基于BUCK电路的恒流驱动电路实施例的电原理图。
图2为现有的基于BUCK电路的恒流驱动电路的电原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。
参见图1，本发明的基于BUCK电路的恒流驱动电路实施例大致包括：一BUCK电路U1，该BUCK电路U1具有用以线性调光和调节电流检测门槛的一调节用输入端LD及用以驱动输出控制用开关管的一驱动用输出端GATE，该调节用输入端LD与一电压检测电路相连，该驱动用输出端GATE与一MOS管Q1的栅极相连，该MOS管Q1的源极通过一续流电感L1可连接一LED负载LED的负极、通过一续流二极管D1可连接该LED负载LED的正极以及一外部直流供给电源的正极Vin；与该BUCK电路U1相连的一调节模块1，该调节模块1主要包括一比较器U2和一精准电流取样电阻R4，该精准电流取样电阻R4串联在该LED负载LED的负极与续流电感L1之间，该LED负载LED的负极与该比较器U2的一个输入端+相连，该比较器U2的另一个输入端-连接一设定电平，该比较器U2的输出端与该BUCK电路U1的调节用输入端LD相连。
该调节模块1还可包括一第一隔离二极管D3，其正极与该比较器U2的输出端相连、负极与该BUCK电路U1的调节用输入端LD相连。
该调节模块1还可包括一滤波电容C4，其一端与该比较器U2的输出端相连、另一端与该比较器U2的另一个输入端-相连。
该调节模块1还可包括一过压检测电路，其包括串联在该LED负载LED的正极和该外部直流供给电源的地之间的一电阻分压取样电路和与该电阻分压取样电路的输出端相连的一第二隔离二极管D2。该电阻分压取样电路由串联的电阻R5和R6构成，两个电阻R5和R6的连接端构成该电阻分压取样电路的输出端，该第二隔离二极管D2的正极与该电阻分压取样电路的输出端相连、负极与该BUCK电路U1的调节用输入端LD相连。
该BUCK电路U1还可具有一参考电压输出端VREF，该电压检测电路包括依次串联在该参考电压输出端VREF与该外部直流供给电源的地之间的三个电阻R2、R3和R8，其中，电阻R2串接在该参考电压输出端VREF与调节用输入端LD之间，电阻R3串接在该调节用输入端LD与该比较器U2的另一个输入端-之间，电阻R8串接在该比较器U2的另一个输入端-与该外部直流供给电源的地之间。
该BUCK电路U1还可具有一电流检测输入端CS，其与该MOS管Q1的漏极相连并通过一粗略电流取样电阻R7与该外部直流供给电源的地相连。
为了确保取样精度，在本实施例中，该精准电流取样电阻R4选用精度为1%的电阻。在其他实施例中，也可以选用精度更高的电阻。
在本实施例中，该比较器U2是采用诸如LM2904系列之类的运算放大器实现的，以降低成本。在其他实施例中，该比较器U2也可采用专门的比较器电路来实现。
在本实施例中，该BUCK电路U1是SN3910系列的通用高亮LED驱动器。在其他实施例中，该BUCK电路U1也可采用其他具有上述功能的集成电路或分离电路来实现。
本发明的基于BUCK电路的恒流驱动电路原理大致包括：1、当流过电阻R4的电流，也就是流经LED的负载电流发生变化时，比较器U2的正输入端+的电压值会跟着变化：当负载电流变大时，电阻R4两端的电压变大，比较器U2输出为高电平，BUCK电路U1的调节用输入端LD接收到高电平电压后，会关断驱动用输出端GATE输出，BUCK电路U1停止输出，反之，当负载电流变小时，电阻R4两端的电压变小，比较器U2输出为低电平，BUCK电路U1的调节用输入端LD接收到低电平电压后，会打开驱动用输出端GATE输出，BUCK电路U1开始输出。如此可达到输出电流稳定的目的。
2、当输出短路时，电阻R4两端的电压增加，当达到一定值时，使得比较器U2输出高电平，BUCK电路U1的调节用输入端LD接收到高电平电压后，会关断驱动用输出端GATE输出，BUCK电路U1停止输出。如此可达到短路保护的目的。
3、当输出空载时，输出电压会不断升高，电阻R6上的电压也会不断升高，经过第二隔离二极管D2传递到BUCK电路U1的调节用输入端LD，到达调节用输入端LD的限制电压时，可以使BUCK电路U1关断驱动用输出端GATE输出，BUCK电路U1停止输出。如此可达到过压保护的目的。
与现有技术相比，本发明的基于BUCK电路的恒流驱动电路及LED灯具具有的有益效果包括：通过增设结构简单、成本很低的一调节模块1，可以大大提高恒流的精度和一致性，并且增加了输出短路和输出过压的保护，从而可以提高LED灯具的性能和寿命。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于BUCK电路的恒流驱动电路，包括一BUCK电路，该BUCK电路具有用以线性调光和调节电流检测门槛的一调节用输入端及用以驱动输出控制用开关管的一驱动用输出端，该调节用输入端与一电压检测电路相连，该驱动用输出端与一MOS管的栅极相连，该MOS管的源极通过一续流电感可连接一LED负载的负极、通过一续流二极管可连接该LED负载的正极以及一外部直流供给电源的正极，其特征在于，还包括与该BUCK电路相连的一调节模块，该调节模块包括一比较器和一精准电流取样电阻，该精准电流取样电阻串联在该LED负载的负极与续流电感之间，该LED负载的负极与该比较器的一个输入端相连，该比较器的另一个输入端连接一设定电平，该比较器的输出端与该BUCK电路的调节用输入端相连。
2.依据权利要求1所述的基于BUCK电路的恒流驱动电路，其特征在于，该调节模块还包括一第一隔离二极管，其正极与该比较器的输出端相连、负极与该BUCK电路的调节用输入端相连。
3.依据权利要求1所述的基于BUCK电路的恒流驱动电路，其特征在于，该调节模块还包括一滤波电容，其一端与该比较器的输出端相连、另一端与该比较器的另一个输入端相连。
4.依据权利要求1所述的基于BUCK电路的恒流驱动电路，其特征在于，该调节模块还包括一过压检测电路，其包括串联在该LED负载的正极和该外部直流供给电源的地之间的一电阻分压取样电路和与该电阻分压取样电路的输出端相连的一第二隔离二极管，该第二隔离二极管的正极与该电阻分压取样电路的输出端相连、负极与该BUCK电路的调节用输入端相连。
5.依据权利要求1所述的基于BUCK电路的恒流驱动电路，其特征在于，该BUCK电路还具有一参考电压输出端，该电压检测电路包括依次串联在该参考电压输出端与该外部直流供给电源的地之间的三个电阻，其中，第一个电阻串接在该参考电压输出端与调节用输入端之间，第二个电阻串接在该调节用输入端与该比较器的另一个输入端之间，该第三个电阻串接在该比较器的另一个输入端与该外部直流供给电源的地之间。
6.依据权利要求1所述的基于BUCK电路的恒流驱动电路，其特征在于，该精准电流取样电阻的精度不低于1%。
7.依据权利要求1所述的基于BUCK电路的恒流驱动电路，其特征在于，该BUCK电路还具有一电流检测输入端，其与该MOS管的漏极相连并通过一粗略电流取样电阻与该外部直流供给电源的地相连。
8.依据权利要求1所述的基于BUCK电路的恒流驱动电路，其特征在于，该比较器是采用运算放大器实现的。
9.依据权利要求1所述的基于BUCK电路的恒流驱动电路，其特征在于，该BUCK电路是SN3910系列的通用高亮LED驱动器。
10.一种LED灯具，包括至少一LED，其特征在于，还包括将该至少一LED作为负载驱动的、如权利要求1至9任一所述的基于BUCK电路的恒流驱动电路。
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